プロトン伝導体を利用した超高温腐食防止膜の設計

利用质子导体的超高温防腐膜的设计

• 批准号: 19656171
• 负责人: 和田 匡史
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Japan Fine Ceramics Center
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19656171/
• 关键词: 腐食; プロトン伝導体; 拡散; 高温安定性; 腐食防止膜

本研究では、腐食防止膜にプロトン伝導体を適用することにより、膜中の腐食ガスの内方向拡散を抑制し、腐食防止膜の特性向上を図ることを目的としている。前年度の研究では、プロトン伝導体の一つであるLa_2Si_2O_7について、O_2+H_2Oのポテンシャル勾配下では、O_2のみのポテンシャル勾配下に比べて、酸素透過量が減少するとともに、水素透過が起こっていることを明らかにしている。今年度は、水素の透過も同時に抑制するため、プロトンの透過がほとんど無いAl_2O_3との積層化を検討した。ホットプレスによる固相接合を実施し、1300℃で接合体が作製可能であった。一方で、実際にガス透過性を測定する1500℃以上では液相が生じており、ガス透過性の測定は困難であった。なお、熱力学平衡計算によれば、上記組合せは、1500℃においても広い酸素分圧範囲で反応しないことが示され、今回の実験結果とは異なる予測結果が得られている。ここで、今回供試したLa_2Si_2O_7粉末は、ICPによる分析の結果、僅かにSiリッチ側にずれた組成であった。La_2O_3SiO_2系の相図によれば、La_2Si_2O_7の組成からSiリッチ側にずれると、液相が共存する温度が大きく低下する傾向にあることから、La_2Si_2O_7の組成のずれが液相生成に関与した可能性が高い。更に、Al_2O_3が加わって多成分系となることで、液相の生成がより低温で促進されているものと推察される。したがって、La_2Si_2O_7-Al_2O_3積層体を超高温の腐食防止膜として安定に用いるには、La_2Si_2O_7の組成の厳密なコントロールが重要になるものと考えられる。

This study aims to prevent corrosion in the film and to suppress the dispersion of corrosion in the film. In the past year, the research on La_2Si_2O_7, O_2+H_2O, O_2 and H_2O was carried out. This year, the transmission of water and oxygen simultaneously inhibited the formation of Al_2O_3. Solid state bonding is possible at 1300℃. In one case, it is difficult to measure the permeability of liquid phase above 1500℃. The results of thermodynamic equilibrium calculation are shown in the table below. La_2Si_2O_7 powder was tested and analyzed by ICP. The results showed that the composition of La_2Si_2O_7 powder was different from that of La_2Si_2O_7. La_2Si_2O_2 system phase transition, La_2Si_2O_7 composition, Si phase transition, liquid phase transition, temperature decrease, La_2Si_2O_7 composition, liquid phase transition, temperature decrease. Furthermore, Al_2O_3 is added to the multicomponent system, and the formation of liquid phase is promoted at low temperature. La_2Si_2O_7-Al_2O_3 laminate is an ultra-high temperature corrosion prevention film, and the composition of La_2Si_2O_7 is very important.